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技術 曲率半径計測システムおよびそれを用いたベンディングロール

出願人 株式会社栗本鐵工所
発明者 坪田勝利中島大樹志井里衣
出願日 2018年9月26日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2018-179915
公開日 2020年4月2日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-051832
状態 拒絶査定
技術分野 板・棒・管等の曲げ 測定手段を特定しない測長装置
主要キーワード 外側円弧 計測ローラ 凸円弧面 凹円弧面 計測対象範囲 測定目標 センタローラ 回転距離
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年4月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

対象物品曲率半径を正確に計測できる曲率半径計測システムを用いて、効率よく高精度で成形作業を行うことができるベンディングロールを提供する。

解決手段

円弧状の金属板Wの板厚tと、凹円弧面上の2つの第1基準点A、A’の間の円周方向に沿った長さL1と、各第1基準点A、A’のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の2つの第2基準点B、B’の間の円周方向に沿った長さL2の測定結果から金属板Wの曲率半径r=(L1・t)/(L2−L1)を算出する曲率半径計測システムを用い、ベンディングロールで金属板Wを曲げ成形しながら、その曲率半径rまたはそれに対応するパラメータを計測し、その計測結果に基づいて上ロール1の上下方向位置を調整する制御を行うことにより、効率よく高精度で成形作業を行えるようにした。

概要

背景

ベンディングロールは、上ロールとこれに平行な一対の下ロールとを備え、上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形する装置である。

このようなベンディングロールでは、金属板の曲げ成形の途中で、一旦成形中断して金属板の曲率半径を測定し、その測定結果目標範囲に入っていない場合は、後続成形作業における上ロール位置等の設定値補正して、成形終了後に所望の曲率半径を有する円弧状またはパイプ状の製品が得られるようにしている。

ここで、成形途中での金属板の曲率半径の測定は、従来、作業者が製品の目標曲率半径を有する円弧状のRゲージを金属板の内側面または外側面に当接させて行うことが多く、この測定作業が成形作業全体の効率を低下させる一因となっている。

これに対し、例えば特許文献1に記載されているような3点式の曲率半径測定器を用いれば、金属板の成形途中での測定作業を自動化して成形作業全体の効率を向上させることができると考えられる。

上記特許文献1の曲率半径測定器は3つのローラを有するものであり、このような曲率半径測定器は、一般に、剛性のあるフレームの両端部にサイドローラが取り付けられ、フレームの中央部に、両サイドローラの中心を結ぶ直線の中点を通ってその直線に直交する方向に移動するセンタローラが取り付けられている。そして、両サイドローラを測定対象物品に当接させた状態で、センタローラを両サイドローラの中心を結ぶ直線の中点の位置から測定対象物品に当接するまで移動させて、その移動距離と両サイドローラの中心間の距離とから測定対象物品の曲率半径を算出するようになっている。

概要

対象物品の曲率半径を正確に計測できる曲率半径計測システムを用いて、効率よく高精度で成形作業を行うことができるベンディングロールを提供する。円弧状の金属板Wの板厚tと、凹円弧面上の2つの第1基準点A、A’の間の円周方向に沿った長さL1と、各第1基準点A、A’のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の2つの第2基準点B、B’の間の円周方向に沿った長さL2の測定結果から金属板Wの曲率半径r=(L1・t)/(L2−L1)を算出する曲率半径計測システムを用い、ベンディングロールで金属板Wを曲げ成形しながら、その曲率半径rまたはそれに対応するパラメータを計測し、その計測結果に基づいて上ロール1の上下方向位置を調整する制御を行うことにより、効率よく高精度で成形作業を行えるようにした。

目的

本発明は、曲率半径の小さい物品にも適用しやすく、その曲率半径を正確に計測できる曲率半径計測システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定方向の断面が一定の板厚円弧状に形成された板状部を有する物品について、その所定方向断面での板状部の曲率半径計測する曲率半径計測システムにおいて、前記板状部の所定方向の断面における板厚tと、凹円弧面上の任意の2つの第1基準点の間の円周方向に沿った長さL1と、前記各第1基準点のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の2つの第2基準点の間の円周方向に沿った長さL2とを測定し、その測定結果から(L1・t)/(L2−L1)を算出して前記板状部の曲率半径とすることを特徴とする曲率半径計測システム。

請求項2

ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールにおいて、前記金属板の曲げ成形を行いながら、請求項1に記載の曲率半径計測システムを用いて金属板の曲率半径またはそれに対応するパラメータを計測し、その計測結果に基づいて、後続成形作業における前記上ロールと各下ロールの相対位置を制御するようにしたことを特徴とするベンディングロール。

技術分野

0001

本発明は、円弧状に形成された板状部の曲率半径計測する曲率半径計測システムと、それを用いて金属板曲げ成形を行うベンディングロールに関する。

背景技術

0002

ベンディングロールは、上ロールとこれに平行な一対の下ロールとを備え、上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形する装置である。

0003

このようなベンディングロールでは、金属板の曲げ成形の途中で、一旦成形中断して金属板の曲率半径を測定し、その測定結果目標範囲に入っていない場合は、後続成形作業における上ロール位置等の設定値補正して、成形終了後に所望の曲率半径を有する円弧状またはパイプ状の製品が得られるようにしている。

0004

ここで、成形途中での金属板の曲率半径の測定は、従来、作業者が製品の目標曲率半径を有する円弧状のRゲージを金属板の内側面または外側面に当接させて行うことが多く、この測定作業が成形作業全体の効率を低下させる一因となっている。

0005

これに対し、例えば特許文献1に記載されているような3点式の曲率半径測定器を用いれば、金属板の成形途中での測定作業を自動化して成形作業全体の効率を向上させることができると考えられる。

0006

上記特許文献1の曲率半径測定器は3つのローラを有するものであり、このような曲率半径測定器は、一般に、剛性のあるフレームの両端部にサイドローラが取り付けられ、フレームの中央部に、両サイドローラの中心を結ぶ直線の中点を通ってその直線に直交する方向に移動するセンタローラが取り付けられている。そして、両サイドローラを測定対象物品に当接させた状態で、センタローラを両サイドローラの中心を結ぶ直線の中点の位置から測定対象物品に当接するまで移動させて、その移動距離と両サイドローラの中心間の距離とから測定対象物品の曲率半径を算出するようになっている。

先行技術

0007

特許第2515217号公報(図1

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上記のような3つのローラを有する曲率半径測定器では、両サイドローラと測定対象物品との接点の位置が測定対象物品の曲率半径の大きさによって変化し、その両接点間の距離が両サイドローラの中心間の距離とは一致しないので、原理的に測定対象物品の曲率半径を正確に測定することはできないという問題がある。

0009

また、剛性のあるフレームで3つのローラを測定対象物品に押し当てて測定をすることになるため、その測定対象物品が薄板材の場合等に、ローラに押された測定対象物品が塑性変形することにより測定誤差が大きくなることがある。

0010

したがって、このような曲率半径測定器をベンディングロールにおける成形途中の曲率半径測定作業に用いた場合、成形終了後の製品の曲率半径が目標範囲から外れてしまうおそれがある。

0011

さらに、このような3点式の曲率半径測定器は、測定時には3つのローラが測定対象物品の円弧方向に並ぶ状態となるので、そのスペースがとれないような曲率半径の小さい物品には適用できないという問題もある。

0012

そこで、本発明は、曲率半径の小さい物品にも適用しやすく、その曲率半径を正確に計測できる曲率半径計測システムを提供することを第1の課題とし、その曲率半径計測システムを用いて効率よく高精度で成形作業を行うことができるベンディングロールを提供することを第2の課題とする。

課題を解決するための手段

0013

上記第1の課題を解決するために、本発明は、所定方向の断面が一定の板厚で円弧状に形成された板状部を有する物品について、その所定方向断面での板状部の曲率半径を計測する曲率半径計測システムにおいて、前記板状部の所定方向の断面における板厚tと、凹円弧面上の任意の2つの第1基準点の間の円周方向に沿った長さL1と、前記各第1基準点のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の2つの第2基準点の間の円周方向に沿った長さL2とを測定し、その測定結果から(L1・t)/(L2−L1)を算出して前記板状部の曲率半径とする構成を採用した。

0014

上記の構成によれば、計測対象物品の曲率半径の大きさによらず、公知の板厚計および距離センサ(所定の経路に沿った距離を測定するもの)を用いた正確な測定を行うことができるので、その測定結果から算出される曲率半径も正確なものとなる。

0015

また、その板厚計や距離センサとしては、計測対象物品を凹円弧面と凸円弧面の両側から挟み付ける状態で測定するものや、計測対象物品に非接触で測定するものを用いることができるので、計測対象物品を塑性変形させることによって計測精度が低下するおそれもない。さらに、その板厚計や距離センサは3点式の曲率半径測定器に比べてスペースをとらないので、計測対象範囲をより曲率半径の小さい側へ広げることができる。

0016

そして、第2の課題を解決するために、本発明は、上ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールにおいて、前記金属板の曲げ成形を行いながら、上記構成の曲率半径計測システムを用いて金属板の曲率半径またはそれに対応するパラメータを計測し、その計測結果に基づいて、後続の成形作業における前記上ロールと各下ロールの相対位置を制御するようにした。このようにすれば、成形途中でのRゲージを用いた測定作業をなくせるし、その曲率半径計測システムが上述のように曲率半径を正確に計測できるものであるから、効率よく高精度で成形作業を行うことができる。

発明の効果

0017

本発明の曲率半径計測システムは、計測対象物品の板厚および凹円弧面と凸円弧面の対応する部位の円周方向に沿った長さを測定し、その測定結果から曲率半径を算出するものであるから、計測対象物品の曲率半径の大きさによらず、その曲率半径を正確に計測することができ、曲率半径の小さい物品にも容易に適用できる。

0018

また、本発明のベンディングロールは、金属板の曲げ成形を行いながら上記の曲率半径計測システムによる計測を行い、その計測結果に基づいて後続の曲げ成形の制御を行うようにしたものであるから、曲げ成形の途中で従来のRゲージを用いた測定を行う場合に比べて効率よく成形作業を行うことができるし、3点式の曲率半径測定器を用いた測定を行う場合よりも曲げ精度の高い製品が得られる。

図面の簡単な説明

0019

実施形態のベンディングロールの正面図
図1の右側面図
図1の左側面図
図1のベンディングロールにおける実施形態の曲率半径計測システムによる測定作業の概略説明図
(a)は図4の測定作業で用いる距離センサの説明図、(b)は(a)のV−V線に沿った断面図
図4の測定作業で用いる距離センサの別の例を示す説明図
実施形態の曲率半径計測システムを用いたベンディングロールの制御方法フローチャート

実施例

0020

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このベンディングロールは、図1乃至図3に示すように、上ロール1と、上ロール1の下方の前後両側に上ロール1と平行に配された一対の下ロール2と、各下ロール2を回転駆動するモータ(図示省略)を内蔵したモータケース3と、上ロール1の両端部を支持する左右の上部フレーム4、5と、各下ロール2の両端部を支持する下部フレーム6とを備えている。また、各下ロール2は、その軸方向中央部を下方の前後両側から図示省略したバックアップロールに支持されている。そして、上ロール1を成形条件に応じた前後方向位置に移動させ、上ロール1と各下ロール2の間で金属板を挾持した状態で、各下ロール2を回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するようになっている。

0021

前記各上部フレーム4、5は略門型に形成されており、それぞれの脚部が下部フレーム6の上面に設けられた軸受部6aと下部フレーム6の前後面に固定された支持板7との間に配され、その軸受部6aおよび前後の支持板7とともに前後方向に延びる支軸8を通されている。その支軸8は下部フレーム6の軸受部6aおよび支持板7に固定されており、各上部フレーム4、5の脚部は支軸8に対して摺動可能となっている。

0022

これにより、図1における左側の上部フレーム4は、前後移動可能で、かつ、成形後の金属板を取り出すときに、上ロール1の一端部から離れて左側へ回動する(転倒する)転倒フレームとなっている。一方、図1における右側の上部フレーム5は、上ロール1の他端部が軸方向外側へ延長されているので、上ロール1の他端部から離れて回動することはできず、前後移動のみが可能となっている。

0023

また、各上部フレーム4、5の上端部には油圧シリンダ9がロッド9aを下方に向けた姿勢で取り付けられ、そのロッド9aの下端が上ロール1の端部を回転自在に支持する軸受10に接続されており、両油圧シリンダ9の作動によって上ロール1が昇降するようになっている。なお、上ロール1の上昇は、上ロール1の他端部の延長部分1aを跨ぐ状態で下部フレーム6に固定された門型のストッパ11によって規制されている。

0024

前記下部フレーム6は、その一端面の下部に、2段式の油圧シリンダ12の閉塞側端部が回動可能に取り付けられている。そして、その油圧シリンダ12の2段目のロッド12aの先端が転倒フレームとしての上部フレーム4に回動可能に接続されており、曲げ成形完了後の製品を取り出す際に、油圧シリンダ12が回動しながら伸縮することにより、上部フレーム4の転倒・復元動作が行われるようになっている。

0025

このベンディングロールは上記の構成であり、成形作業を行いながら本発明の実施形態の曲率半径計測システムによる計測を行い、その計測結果に基づいて後続の成形作業における上ロール1の上下方向位置を制御して、成形終了後に所望の曲率半径を有する製品が得られるようにしている。

0026

実施形態の曲率半径計測システムは、図4に示すように、成形途中の金属板Wの円弧方向の断面における板厚tと、凹円弧面上の2つの第1基準点A、A’の間の円周方向に沿った長さ(内側円弧長さ)L1と、各第1基準点A、A’のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の2つの第2基準点B、B’の間の円周方向に沿った長さ(外側円弧長さ)L2とを測定して、その測定結果から金属板Wの曲率半径を算出するものである。

0027

すなわち、金属板Wの曲率半径をrとすると、幾何学的にL1/L2=r/(r+t)が成り立つので、金属板Wの板厚t、内側円弧長さL1および外側円弧長さL2の測定値から曲率半径r=(L1・t)/(L2−L1)を算出することできる。

0028

ここで、板厚tの測定には、公知の板厚計を用いることができる。一方、内側円弧長さL1および外側円弧長さL2の測定には、所定の経路に沿った距離を測定する公知の距離センサを用いることができる。

0029

図5(a)、(b)は実施形態のベンディングロールで用いた距離センサ13を示す。この距離センサ13は、金属板Wを内外から挟み付けた状態で転動する一対の計測ローラ14と、各計測ローラ14の軸部の一端にそれぞれ取り付けられたパルスエンコーダ15とを備えた接触タイプのものであり、両パルスエンコーダ15の間には板厚計16が配置されている。

0030

また、図5に示した接触式の距離センサ13を用いる代わりに、図6に示すように、一対の非接触タイプの距離センサ17を金属板Wの内外で互いに対向するように配置してもよい。

0031

したがって、この曲率半径計測システムでは、計測対象の金属板Wを塑性変形させることによる計測精度の低下のおそれがないし、その板厚計や距離センサが従来の3点式の曲率半径測定器に比べてスペースをとらないので、曲率半径の小さい金属板Wにも適用しやすいものとなっている。

0032

次に、このベンディングロールでの金属板の成形作業における曲率半径の制御方法について説明する。この実施形態では、ベンディングロールで成形される金属板の板厚がほぼ一定であることから、上記の曲率半径計測システムで計測される曲率半径の代わりに、これに対応するパラメータとなる内外円弧比率K(=内側円弧長さL1/外側円弧長さL2)を用いて、シーケンサ自動制御を行っている。

0033

この実施形態の制御方法の具体的な処理手順図7に示す。この制御方法では、金属板の成形開始前に、予め、成形条件(上ロール位置、下ロール回転距離等)とともに、内外円弧比率の目標値K0および許容量ΔK、内側円弧長さの測定目標値L0を設定しておく(ステップS1、S2、S3)。

0034

そして、成形を開始(ステップS4)した後、所定のタイミングで内側円弧長さL1および外側円弧長さL2の測定を開始し、L1が測定目標値L0に到達するまで測定を行う(ステップS5、S6)。L1およびL2の測定が終われば、内外円弧比率Kを演算して、その値が許容範囲内か否かの判断を行う(ステップS7、S8、S9)。

0035

ステップS9での判断の結果、内外円弧比率Kの値が目標範囲から外れている場合は、上ロールの上下方向位置の補正量を演算し(ステップS10)、下ロールの回転距離が設定値に達していなければ上ロールを上下方向に移動させて(ステップS11、S12)、上記のステップS5〜S9を繰り返す。一方、内外円弧比率Kが目標範囲内の場合にステップS11で下ロールの回転距離が設定値に達していなければ、上ロールの位置を動かさずにステップS5〜S9を繰り返す。そして、内外円弧比率Kの値によらず、ステップS11で下ロールの回転距離が設定値に達していれば、成形を終了する(ステップS13)。

0036

このベンディングロールでは、上記の制御方法を成形対象の金属板に対して最初に行う曲げ成形だけなく、続いて行う補正曲げにも適用している。これにより、曲げ成形の途中で従来のRゲージを用いた測定を行う場合に比べて、効率よく成形作業を行って成形時間を大幅に短縮することができるし、3点式の曲率半径測定器を用いる場合よりも高精度で成形作業を行うことができ、成形終了後には確実に所望の曲率半径を有する製品が得られる。

0037

なお、上述した実施形態では、曲率半径計測システムによって金属板の曲率半径に対応するパラメータである内外円弧比率Kを計測して制御を行うようにしたが、もちろん曲率半径そのものを計測して制御を行うようにしてもよい。

0038

また、実施形態の制御では上ロールの上下方向位置を調整するようにしたが、下ロールが昇降するタイプ(上ロールは回転のみ)のベンディングロールでは、下ロールの上下方向位置を調整すればよい。

0039

また、本発明の曲率半径計測システムは、実施形態のようなベンディングロールで曲げ成形される金属板に限らず、所定方向の断面が一定の板厚で円弧状に形成された板状部を有する物品を対象とし、その所定方向断面での板状部について、板厚および凹円弧面と凸円弧面の対応する部位の円周方向に沿った長さを測定し、その測定結果から曲率半径を正確に計測することができる。

0040

1 上ロール
2 下ロール
3モータケース
4、5 上部フレーム
6 下部フレーム
9、12油圧シリンダ
W 金属板

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